67543

Метод последовательных интервалов. Включение обмотки возбуждения. Пуск двигателя постоянного тока последовательного возбуждения и трехфазного асинхронного двигателя. Метод последовательных интервалов

Лекция

Производство и промышленные технологии

Для решения нелинейных дифференциальных уравнений на ЭВМ в настоящее время применяются эффективные численные методы. Включение обмотки возбуждения Рассмотрим переходный процесс при включения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока на постоянное напряжение.

Русский

2014-09-12

143 KB

3 чел.

ЛЕКЦИЯ 19

Метод последовательных интервалов. Включение обмотки возбуждения.

Пуск двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

и трехфазного асинхронного двигателя

Метод последовательных интервалов

Для решения нелинейных дифференциальных уравнений на ЭВМ в настоящее время применяются эффективные численные методы. Для понимания сущности численного метода часто приводят его геометрическую интерпретацию, дающую наглядное представление о методе..

Одним из простейших является метод Эйлера, или метод последовательных интервалов. Его сущность заключается в том, что при выполнении шага по времени приращение функции заменяется ее дифференциалом, или главной линейной частью приращения. Если функция непрерывно дифференцируема несколько раз, то справедливо равенство

В методе Эйлера полагается

Пусть решается дифференциальное уравнение

с начальным условием

x(0) = x0.

Значение функции в момент времени Δt найдем по формуле

Значение функции в момент времени 2Δt найдем по формуле

и т.д. В результате график процесса представляет ломаную линию, походящую через найденные точки.

Включение обмотки возбуждения

Рассмотрим переходный процесс при включения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока на постоянное напряжение. Уравнение баланса напряжений имеет вид:

или

Тогда при переходе от времени t ко времени t + Δt  согласно методу Эйлера магнитный поток получит приращение

Видно, что это приращение пропорционально разности между установившимся и текущим значениями тока возбуждения.

Сущность метода поясняет рис. 19.1.

Рис. 19.1. Построение переходного процесса при включении обмотки возбуждения

Слева расположена кривая намагничивания Ф = f(iв). При нулевом токе возбуждения имеется остаточный поток Фr. Вертикальная штриховая линия проведена на уровне установившегося тока возбуждения iв∞. Справа расположена система координат (t, Ф). На оси времени t отложены отрезки Δt, t,t,

… . Влево от начала координат отложен отрезок длиной h. 

Кривая Ф(t) начинается из точки (0, Фr). Отложим отрезок длиной iв∞ от начала координат вверх и полученную точку b соединим с левой точкой a отрезка h. Затем через начало координат проведем отрезок, параллельный отрезку ab, до перпендикуляра, восстановленного из точки Δt. Получим значение  Ф(Δt). Отложим это значение на левом графике и найдем значение тока возбуждения iв(Δt). Далее отложим отрезок длиной  iв∞iв(Δt) от начала координат вверх и полученную точку с соединим с левой точкой a отрезка h. Затем через точку  Δt, Ф(Δt)  проведем отрезок, параллельный отрезку aс, до перпендикуляра, восстановленного из точки 2Δt. Получим значение  Ф(2Δt), и т.д.

Видно, что значение магнитного потока Ф стремится к установившемуся значению Ф, а значение тока – к установившемуся значению iв∞. Далее, полученные кривые существенно отличаются от экспонент. Особенно это касается кривой тока, которая имеет S-образную форму.  Для сравнения штриховой линией проведена экспонента, стремящаяся к тому же значению iв∞. Можно сделать общий вывод, что с увеличением тока возбуждения и магнитного потока электромагнитная постоянная времени уменьшается.

Пуск двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Уравнение механики для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения имеет вид

Согласно методу Эйлера запишем выражение для приращения скорости вращения:

Видно, что это приращение пропорционально разности между электромагнитным моментом и статическим моментом нагрузки.

Геометрическая интерпретация метода дается на рис. 19.2. Слева расположена механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения ω = f(M) и механическая характеристика исполнительного механизма  ω = f(Mс).  Точка  их  пересечения  дает значение  установившейся

Рис. 19.2. Построение переходного процесса при пуске двигателя

постоянного тока последовательного возбуждения

скорости вращения ω.Справа построены оси координат t и ω. На оси времени  t отложено несколько одинаковых отрезков длиной Δt. Влево от оси t отложен отрезок длиной h. 

Начальное значение скорости вращения  ω  равно нулю. Измеряем расстояние между точками Mc и  M  на оси M, т.е. при ω = 0, и откладываем этот отрезок на оси ω на правой части рис. 19.2. Затем проводим отрезок, соединяющий верхнюю точку b отложенного отрезка с левой точкой a отрезка h. Теперь проводим через начало координат отрезок, параллельный отрезку ab, до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки Δt.

Получим значение  ω(Δt). Отложим это значение на левом графике и найдем соответствующие значения моментов  M  и  Mc. Далее отложим отрезок длиной  M  Mc  от начала правой системы координат вверх и полученную точку c соединим с левой точкой a отрезка h. Затем через точку  Δt, ω(Δt)  проведем отрезок, параллельный отрезку aс, до перпендикуляра, восстановленного из точки 2Δt. Получим значение  ω(2Δt), и т.д.

Видно, что значение скорости вращения ω стремится к установившемуся значению ω. Далее, полученная кривая существенно отличается от экспоненты. Для сравнения штриховой линией проведена экспонента, стремящаяся к тому же значению ω. Можно сделать общий вывод, что с увеличением скорости вращения электромеханическая постоянная времени растет.

Отметим, что электромагнитные процессы в двигателе здесь не учитываются, т.е. полагается, что момент инерции исполнительного механизма велик, и электромеханическая постоянная времени значительно больше электромагнитной постоянной времени.

Пуск трехфазного асинхронного двигателя

Уравнение механики для трехфазного асинхронного двигателя имеет тот же вид, что и для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения:

Отличие заключается в форме механической характеристики. Согласно методу Эйлера запишем выражение для приращения скорости вращения:

Видно, что это приращение пропорционально разности между электромагнитным моментом и статическим моментом нагрузки.

Геометрическая интерпретация метода дается на рис. 19.3.  Слева расположена  механическая  характеристика  трехфазного  асинхронного  двигателя ω = f(M) и механическая характеристика исполнительного механизма  ω = f(Mс).  Точка  их  пересечения  дает значение  установившейся скорости вращения ω. Справа построены оси координат t и ω. На оси времени  t отложено несколько одинаковых отрезков длиной Δt. Влево от оси t отложен отрезок длиной h. 

Начальное значение скорости вращения  ω  равно нулю. Измеряем расстояние между точками Mc и  M  на оси M, т.е. при ω = 0, и откладываем этот отрезок на оси ω на правой части рис. 19.3. Затем проводим отрезок, соединяющий верхнюю точку b отложенного отрезка с левой точкой a отрезка h. Теперь проводим через начало координат отрезок, параллельный отрезку ab, до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки Δt.

Получим значение  ω(Δt). Отложим это значение на левом графике и найдем соответствующие значения моментов  M  и  Mc. Далее отложим отрезок длиной  M  Mc  от начала правой системы координат вверх и полученную точку  c  соединим с левой точкой  a  отрезка h. Затем через точку  Δt, ω(Δt)  проведем отрезок, параллельный отрезку aс, до перпендикуляра, восстановленного из точки 2Δt. Получим значение  ω(2Δt), и т.д.

Рис. 19.3. Построение переходного процесса

при пуске трехфазного асинхронного двигателя

Видно, что значение скорости вращения ω стремится к установившемуся значению ω. Далее, полученная кривая существенно отличается от экспоненты и имеет характерную S-образную форму. Это связано с тем, что при пуске электромагнитный момент сравнительно мал, а при критической скорости достигает максимального значения, после чего опять уменьшается. Для сравнения штриховой линией проведена экспонента, стремящаяся к тому же значению ω. Можно сделать общий вывод, что с увеличением скорости вращения электромеханическая постоянная времени уменьшается.

Отметим, что электромагнитные процессы в двигателе здесь не учитываются, т.е. полагается, что момент инерции исполнительного механизма велик, и электромеханическая  постоянная  времени значительно больше электромагнит-

ной постоянной времени.

Вопросы для самопроверки

1. Объясните сущность метода Эйлера для решения обыкновенных дифференциальных уравнений.

2. Запишите уравнение переходного процесса при включении обмотки возбуждения к источнику постоянного напряжения.

3. Объясните последовательность действий при построении графика Ф(t).

4. Почему при малом токе возбуждения электромагнитная постоянная времени большая, а при большом токе – маленькая?

5. Объясните S-образную форму зависимости тока возбуждения от времени.

6. Запишите уравнение электромеханического переходного процесса при включении двигателя постоянного тока последовательного возбуждения к источнику постоянного напряжения.

7. Объясните последовательность действий при построении графика ω(t) для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

8. Почему при малой скорости электромеханическая постоянная времени двигателя малая, а при большой скорости – большая?

9. Запишите уравнение электромеханического переходного процесса при подключении трехфазного асинхронного двигателя к трехфазной сети.

10. Объясните последовательность действий при построении графика ω(t) для трехфазного асинхронного двигателя.

11. Почему при малой скорости электромеханическая постоянная времени асинхронного двигателя большая, а при большой скорости – маленькая?

12. Объясните S-образную форму зависимости скорости вращения трехфазного асинхронного двигателя от времени при пуске двигателя.

Δt

Ф

Ф

iв∞

0

iв∞

Ф

Фr

t

h

0

iв

Mc

Mк

Δt

ωФ

ω

0

t

h

M

c

b

a

Mп

Mc

t

Δt

M

h

0

ω

ω

ω

ω

0

t

t

b

c

a

iвt)

Mп

ω

ω1

0

a

b

c


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25325. Высшая нервная деятельность 31 KB
  Синтетическая деятельность коры полушарий большого мозга обеспечивает объединение сигналов поступающих от различных анализаторов от органов чувств от функциональных центров нервной системы. Такая синтетическая деятельность мозга человека возможна благодаря многочисленным и разнообразным ассоциативным связям между различными отделами центральной нервной системы. Типы нервной системы Нервные реакции в организме у разных людей отличаются по силе подвижности и уравновешенности. На основании этих трех признаков в первую очередь силы нервных...
25326. Первая и вторая сигнальные системы 44 KB
  И у человека вырабатываются условные рефлексы на различные сигналы внешнего мира или внутреннего состояния организма если только различные раздражения экстеро или интерорецепторов сочетаются с какимилибо раздражениями вызывающими безусловные или условные рефлексы. И у человека при соответствующих условиях возникает внешнее безусловное или внутреннее условное торможение. И у человека наблюдается иррадиация и концентрация возбуждения и торможения индукция динамическая стереотипия и другие характерные проявления условнорефлекторной...
25327. Типы высшей нервной деятельности 36.5 KB
  Современное представление об анализаторах как сложных многоуровневых системах передающих информацию от рецепторов к коре и включающих регулирующие влияния коры на рецепторы и нижележащие центры привело к появлению более общего понятия сенсорные системы. 0036 Рецепторы и их свойства Рецепторами называются специальные образования преобразующие энергию внешнего раздражения в специфическую энергию нервного импульса. Все рецепторы по воспринимаемой среде делятся на экстерорецепторы принимающие раздражения из внешней среды рецепторы органов...
25328. Кожная рецепция 24 KB
  Ее рецепторы представляют собой свободные нервные окончания и сложные образования тельца Мейснера тельца Пачини в которых нервные окончания заключены в специальную капсулу. Это механорецепторы реагирующие на растяжение давление и вибрацию. При температуре кожи 3137С эти рецепторы почти неактивны. Ниже этой границы холодовые рецепторы активизируются пропорционально падению температуры затем их активность падает и совсем прекращается при 12 С.
25329. Интеро- и проприорецепция 30.5 KB
  Все эти рецепторы представляют собой механорецепторы специфическим раздражителем которых является их растяжение. Сухожильные рецепторы оплетают тонкие сухожильные волокна окруженные капсулой. Таким образом в отличие от мышечных веретен сухожильные рецепторы информируют нервные центры о степени напряжения мышц и скорости его развития.
25330. Двигательный анализатор 39.5 KB
  Интрафузалъные волокна подразделяются на два типа: 1 длинные толстые с ядрами в ядерной сумке которые связанны с наиболее толстыми и быстропроводящими афферентными нервными волокнами они информируют о динамическом компоненте движения скорости изменения длины мышцы и 2 короткие тонкие с ядрами вытянутыми в цепочку информирующие о статическом компоненте удерживаемой в данный момент длине мышцы. Другие суставные рецепторы возбуждаются только в момент движения в суставе т. посылают информацию о скорости движения.
25331. РЕГУЛЯЦИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ 37 KB
  Им был разработан новый метод изучения желудочной секреции. Парасимпатические влияния приводят к усилению кровотока и повышенной секреции слюны. В секреции желудочных желез выделено три фазы: сложнорефлекторная желудочная и кишечная. Возбуждение секреции во вторую фазу желудочного пищеварения обусловлено импульсами из механорецепторов передаваемыми в пищеварительный центр по центростремительным ветвям блуждающего нерва.
25332. Функции печени в связи с всасыванием 45.5 KB
  В процессах пищеварения она принимает весьма многообразное участие которое проявляется в следующем: желчь активирует ферменты выделяемые поджелудочной и кишечными железами наиболее сильно выражена активация липазы которая расщепляет примерно в 20 раз больше жира после прибавления желчи к раствору; желчь эмульгирует жиры чем способствует их расщеплению и всасыванию; желчь усиливает движения кишок и возбуждает при поступлении в кишечник секрецию поджелудочной железы. Все изложенное свидетельствует о важной роли желчи в пищеварении в...
25333. Обмен веществ, энергии и информации 27 KB
  В процессе обмена веществами энергией и информацией с внешней средой происходит формирование структур живого тела восстановление их снашивающихся элементов а также освобождение энергии для поддержания жизнедеятельности организма. Обмен энергии обеспечивает поддержание жизнедеятельностисохранение устойчивого неравновесного негэнтропийного состояния живого тела. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА Способность организма человека поддерживать постоянную температуру обусловлена сложными биологическими и физикохимическими...